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5G促進無線電/RF元件發展 成本效益是關鍵
由於應用於5G的技術紛紛登場,如sub-6GHz頻段、多輸入多輸出(Multi-input Multi-output, MIMO)、毫米波(mmWave)等等,對RF元件供應商思佳訊通訊技術(Skyworks)、博通(Broadcom)、科沃(Qorvo)、村田製作所(Murata)、高通(Qualcomm)等提出了嚴峻的技術挑戰。
市調機構Strategy Analytics指出,5G無線電和RF組件的高度複雜性將使智慧型手機價格高居不下,而有可能阻礙5G的發展。但同時也推動無線電和RF組件供應商提出更具成本效益的5G解決方案,以符合手機用戶日益複雜的無線電需求。
Strategy Analytics的RF和無線組件總監Christopher Taylor表示,由於5G目前快速發展的關係,智慧型手機和其他蜂巢設備中的無線電在功能以及頻段等方面變得相當地複雜。在展望無線電元件市場的未來時,應該密切地關注整個市場的架構、歷年價格的波動和需求的趨勢,方能在營運商、設備代工製造(Original Equipment Manufacturer, OEM)和元件供應商產生利益衝突時達到雙贏的局面。
另外,Strategy Analytics策略技術副總裁Stephen Entwistle補充說明,在過去的五年之中,濾波器(Discrete Filter)、開關和放大器(Amplifier)等RF解決方案已經從分離式元件轉變為大型系統級封裝(System in Package, SiP) RF前端模組(Front-End Module, FEM),在一個封裝中就能包含多種技術,這促使了RF前端模組供應商的整合。
隨著5G的發展,為所有能夠提供有吸引力價格、更完善的複雜模組與SoC的廠商提供更多的機會。相對地,那些沒有辦法跟上此一潮流的廠商將會被市場淘汰。
搶進折疊機戰場 Google提出Z型折疊面板專利
螢幕可折式手機(以下簡稱折疊機)是近期產業最熱門的話題之一,包括柔宇科技、三星、華為以及TCL等手機與面板大廠也紛紛投入戰場,並相繼發表折疊原型機甚至是商用機種,展現開發成果。而近日,更有消息指出Google也已悄悄進入折疊機研發行列,並提出Z型折疊面板(Z-Fold Display)的專利申請(US20180356859),為折疊機的折法增添新意。
國外智慧財產權網站Patently Mobile日前在其報導中揭示Google提交給聯合國世界智慧財產權組織(WIPO)的專利申請文件。據了解,該份文件於2018年6月提交,並在2018年12月由WIPO發布。文件內容主要描述如何建構Z型折疊OLED面板,以及如何將此面板設計導入運算裝置中。
儘管Google本身並不具備手機製造的能力,該公司歷代手機皆是外包給其他廠商代工,但這項專利的提出仍可以看出Google投入折疊機市場的意圖,同時也為折疊面板設計帶來更多的可能性。倘若Z型折法可以被實現,就代表面板可以同時在兩處進行彎曲且不會斷裂。
縱觀日前各家手機與面板廠在世界行動通訊大會(MWC)中展示的折疊機,折法還是以向外對折與向內對折兩種形式為主。外折式陣營包括華為所發表的Mate X與柔與科技發表的柔派手機(FlexPai);內折式陣營則以三星所推出的Galaxy Fold為代表。而TCL雖然尚未推出折疊機,但旗下面板廠華星光電在內折式與外折式面板皆有投入。此外,中興通訊日前也在中國提出了折疊機專利申請,設計上類似於Galaxy Fold內折式的折法。
儘管部分折疊機即將邁入商用,但不論是內折式還是外折式機構,都還各自存在可見的缺點,例如:絞鏈處可發現不平整、外折機構無法使螢幕完全折合、折疊操作需較大施力、絞鏈處螢幕色偏以及缺乏相應UI內容等問題。因此,以現階段的局勢來說,各家廠商宣示技術能量的意義,可能大於實際銷售成果。
總結來說,折疊機面板的良率與耐受度仍是一大難題,業界普遍對於折疊機能否在長時間、反覆的彎曲下,不產生折痕,抱持懷疑的態度。而到底哪種折法最適合運算裝置的結構設計,且能實現最好的耐受度,都還有待觀察。然而,不可否認的是,折疊機為智慧型手機開創了新的樣態,帶來更多的市場機會,也吸引越來越多廠商投入布局。
PCIe傳輸提升標準也更嚴苛 Gen 4.0時脈抖動量測更顯重要
PCIe跨入Gen 4.0 抖動要求愈發嚴苛
相較於先前的Gen 3.1所要求的1.0ps RMS,PCIe Gen 4.0對於時間抖動的要求是更具挑戰性的0.5ps RMS。這種嚴格的抖動要求,須同時提升PCIe時脈源效能並減少測試設備的抖動量。但可能無法改善測試設備,而在這種情況下,即須確定示波器的抖動,然後從數學方法上著手,進而產生校正和準確的待測裝置(DUT)量測值。
然而,即使是最佳品質的示波器也會為量測結果加入過多的抖動,因此本應用說明中將介紹第二種方法,即確定示波器抖動並從量測結果中扣除,以盡可能得到準確值。
由於量測過程中存在必須扣除的輸入放大器雜訊及A/D時脈量化雜訊,所以示波器將會導入雜訊誤差。必須牢記的是,量化雜訊會受到輸入壓擺率的影響,須依每個輸入壓擺率來分析示波器雜訊的特性,例如在分析具有不同效能的DUT時。此外,還須完全最佳化示波器設定。最後,硬體也必須完全最佳化,其包括印刷電路板(PCB)、布局、終端方法、電纜長度比對和電源雜訊濾波等。
這裡所建議的最佳方法,首先是使用相位雜訊分析儀(PNA)來量測DUT。在範例中將使用是德科技(Keysight)E5052。由於PNA不會鎖定具有大型調變的訊號,因此必須關閉DUT展頻功能。然後透過高速/低雜訊數位儲存示波器(DSO)量測DUT時域抖動。在範例中將使用安捷倫(Agilent) DSA90804,同時亦關閉展頻。從這些結果中,再使用減去方形的路徑計算出示波器抖動。最後,在展頻開啟的情況下量測DUT的時域抖動,並使用RSS減法方法再次計算最終的DUT抖動。
PCIe時脈時序/抖動量測及校正
PCIe具有兩種不同的時脈架構,基本上是共用時脈或獨立時脈方案。第一種稱為共用時脈架構,其中發送側和接收側會共用相同的時脈(圖1)。
圖1 共用時脈架構
第二個時脈架構則是涉及兩個獨立的時脈,稱之為「沒有展頻的獨立RefClk(SRNS)」或是「具有獨立展頻時脈的獨立RefClk」(SRIS)。其中,發送側和接收側將會使用單獨的參考時脈(圖2)。
圖2 SRNS/SRIS時脈架構
在時脈和資料重新計時部分,CDR(Clock and Data Recovery)在兩種時序架構中均包括低通濾波器功能。CDR濾波器將追蹤低頻並提供正確的時脈和資料校準,但如果普遍導致眼圖閉合,則高頻率將會通過。
兩者之間的關鍵區別,在於共用時脈架構中的雜訊是發送和接收鎖相迴路(PLL)BW差異的函數。而在SRNS/SRIS方案中,參考時脈彼此獨立,並鑑於其主要抖動為隨機發生,則其對系統的組合影響是個別項的和方根,而導致產生較高的整體抖動。
這時候可能需要時脈雜訊較低的解決方案。SRNS/SRIS亦須要校正發送側和接收側之間時脈準確度的差異,如此能降低延遲效能。SRNS/SRIS方法的優點在於其不依賴於時脈共用,也因此不依賴於時脈傳輸,進而簡化了設計,例如當接收和發送部分處於實際上不同的位置時。
值得注意的是,由於各種PCIe H1、H2和H3的要求和定義,共存在六十四種不同的濾波器組合方案。計算這些(甚至單個方案)可能很費力。為了緩解這種情況,芯科科技(Silicon Labs)提供了一個PCIe時脈抖動工具來大幅簡化此任務,並可分析相位雜訊(Phase Noise)量測或時域量測。本應用說明及PCIe時脈抖動工具,應運用於正確地量測和確定PCIe參考時脈和緩衝區抖動。
量測PCIe抖動時使用的兩種方法是時域和相域,每種方法均各有優缺點,但在組合時可以提供高度準確的結果。相位雜訊量測,被認為是在量測低雜訊時脈源如溫度補償晶體振盪器(TCXO)和恆溫晶體振盪器(OCXO)時使用的最準確工具,但缺點是PCIe參考時脈相位雜訊僅能在關閉展頻功能時量測。
而時域示波器的優點,則是不論在關閉或開啟展頻時均可量測抖動。時域量測的問題是具有相對較高的儀器雜訊基準,大約為-140至-145dBc(PNA為-170至-180dBc)。在量測低雜訊時脈時,此示波器效能會限制抖動準確度。
然而,若先在關閉展頻時脈(SSC)的情況下收集相位雜訊資料,然後關閉SSC進行時域量測,然後在SSC開啟的情況下重複時域量測,即可提供高準確度的PCIe時脈抖動。之後,可透過PCIe時脈抖動工具輕鬆執行收集的資料,最後使用RSS減法來校正DSO雜訊,進而達到準確的抖動量測。
進行相位雜訊量測
應用特定的相位雜訊測試設備具有極低的雜訊基準,使其成為量測低相位雜訊裝置(如晶體式振盪器)的選擇,在範例中將使用Keysight E5052B。相位雜訊是在一系列偏移上量測,下例為對100.000MHz PCIe參考時脈的100Hz至40MHz偏移。
在此例中,相位抖動在12kHz至20MHz之間積分,得到的結果為242.895fs。資料可儲存為CSV檔案,然後可使用Phase雜訊對抖動計算器計算出任何積分頻帶上的未濾波相位抖動或使用PCIe抖動工具計算出PCIe濾波相位抖動。應注意的是,PCIe時脈抖動工具會預期PNA .csv檔案是從10kHz擴展至50MHz,因為這是PCI-SIG規定的積分範圍。使用者必須確保.csv檔案中包含此範圍,並且在必要的時候進行外推(圖3)。
圖3 PCIe時脈相位雜訊圖
相位雜訊以偏移範圍的約0.2%增量進行量測。針對這些離散頻率區間中的每一個計算相位雜訊功率,得到bin值。bin值是僅在沒有相位資訊的情況下的振幅值,而快速傅立葉轉換(FFT,時域量測的平移)將會包含振幅和相位(圖4)。應注意的是,僅以相位雜訊為基礎的振幅IA'-F'I的積分會始終大於以等效時域為基礎的振幅加相位量測IA-FI。因此,以相位雜訊為基礎的抖動測量(僅量測振幅)是量測時脈抖動時使用的保守且合法的方法。PCIe時脈抖動工具可提供所需的抖動值,將適當的PCIe濾波器應用於以相位雜訊為基礎的量測。
圖4 抖動分析
示波器雜訊量測及校正
在展頻開啟的情況下,須使用DSO來量測PCIe參考時脈上的抖動,但是示波器雜訊可能達到-142dBc的量級,遠高於現今時脈產生器和緩衝器的效能。在停用展頻功能的情況下量測PCIe參考時脈,即可使用前面描述的相位抖動量測來校正DSO的雜訊。下面的公式1(DSO雜訊公式)與公式2(PCIe時脈校正公式)用於計算DSO的抖動雜訊。
JDSO=平方根(JDSO_展頻關閉2-J相位雜訊2)
公式1
在公式1進行量測後,使用公式2來校正開啟展頻的PCIe時脈抖動:
JPCIe時脈=平方根(JDSO_展頻開啟2-JDSO2)
公式2
應注意的是,DSO附加雜訊由輸入放大器雜訊和A/D的取樣時脈抖動兩個因素支配。DSO的A/D取樣時脈抖動近似不變;然而,輸入放大的雜訊依賴於壓擺率,因此也取決於設定和DUT。應用使用負載、終止長度等,必須盡可能接近實際使用條件進行複製,且須量測感興趣的DUT。如須比較具有各種輸出壓擺率的裝置,則必須量測JDSO展頻關閉,並針對每個壓擺率/測試條件計算JDSO。建議不要將單一JDSO值用於各種裝置和測試條件。公式3並非用於量測或確定DSO抖動,而是用於展示DSO主導的雜訊促成因素。
DSO抖動=平方根(放大器雜訊2(取決於輸入壓擺率)+A/D取樣時脈抖動2)
公式3
抖動校正範例說明
以下是校正的PCIe時脈抖動量測的範例。第一步是在展頻關閉的情況下量測DUT的相位雜訊。相位雜訊結果亦儲存為csv檔案,並在使用PCIe時脈抖動工具時匯入。
圖5以相位雜訊量測為基礎的濾波和未濾波抖動,展頻關閉顯示H1和H2濾波器組合之一的未濾波和PCIe濾波的抖動結果,對比於以相位雜訊為基礎量測的偏移頻率結果。此濾波器組合已知會根據DSO結果產生最壞情況下的SSon抖動值。
圖5 以相位雜訊量測為基礎的濾波和未濾波抖動,展頻關閉。
然後,使用DSO量測DUT,在本例中使用Keysight DSA90804A。PCIe時脈抖動工具用於計算PCIe濾波的抖動,結果如圖6所示。
圖6 以DSO量測為基礎的濾波和未濾波相位雜訊,展頻關閉。
當選擇4MHz/2dB,5MHz/0.1dB濾波器,以相位雜訊為基礎的量測結果為0.05ps RMS。而選擇4MHz/2dB,5MHz/0.1dB濾波器時,以DSO為基礎的量測結果為0.28ps RMS。然後,使用公式4確定DSO示波器雜訊為0.27ps RMS。
DSO抖動=平方根(0.282-0.052)= 0.27ps
公式4
接著,啟用DUT展頻功能,並且進行DSO量測。圖7便顯示了使用PCIe時脈抖動工具時濾波和未濾波的相位雜訊與頻率的關係。
圖7 以DSO量測為基礎的濾波和未濾波抖動,展頻開啟。
對於4MHz/2dB,5MHz/0.1dB濾波器,以DSO量測為基礎並啟用展頻的DUT PCIe參考時脈得到的最差情況為0.39ps RMS。使用相同濾波器組合的0.27ps校正因數和公式5,將可得到0.28ps的實際DUT效能。
正確的DUT抖動=平方根(0.392-...
萬物聯網帶動OTA需求 技術搭服務配套不可少
物聯網風潮大舉擴散,除了各種聯網消費性電子產品需要不斷進行韌體更新,以添加新功能或防堵安全漏洞外,汽車、工業設備走向聯網之後,也出現同樣的需求。有鑑於此,Over the Air(OTA)更新成為一個各家科技業者都必須思考的問題。但由於OTA更新功能不只需要一定的技術能力,更是一個必須長期經營服務,因此硬體業者很難光靠自己的力量發展出符合客戶需求的OTA整體解決方案,也使得專業OTA廠商成為一個進入門檻相當高的新興行業。
OTA更新處處是細節
科絡達執行長吳柏儀(圖1)指出,在萬物聯網的風潮帶動下,OTA更新勢必成為大多數聯網裝置都必須支援的功能,從聯網車、產業用設備到消費性電子產品,都需要OTA更新。但OTA其實牽涉到很複雜的技術,而且這項業務本身是個服務,因此進入門檻其實很高。包含科絡達在內,目前全世界也僅有8家專門經營OTA業務的業者。
圖1 科絡達執行長吳柏儀指出,OTA是一門技術加上服務的生意。服務對專業OTA廠商來說非常關鍵。
就技術面來說,一般提到OTA更新,業界多半都認為只要透過有線/無線網路把新版本的韌體檔案傳送到目標設備,然後刷新設備上的韌體映像檔,事情就結束了。但OTA更新其實沒有那麼單純,很多硬體設備用來存放韌體的記憶體空間其實很小,因此,OTA的Agent程式碼要寫得非常精簡,這就是一個技術考驗。
此外,檔案壓縮也是OTA的關鍵技術之一,一般硬體設備的韌體更新可能只有數十KB,但如果是車載資訊娛樂系統的更新,因為牽涉到圖資這類大型檔案,因此每次更新的檔案大小可能動輒數百MB,等未來高解析地圖(HD Map)普及後,GB等級的資料更新,將成為家常便飯。但檔案越大,傳輸失敗的機率也越高,如果沒有良好的壓縮技術,OTA失敗的機率會很高。
為了減少需要傳輸的檔案大小,還有一種名為差分更新的技術。例如原本設備上的韌體版本1.0大小為2GB,韌體版本2.0則是4GB,按照一般的OTA思維,就是把4GB的檔案全部下載到目標裝置,然後把韌體刷新到2.0版本。但如果1.0版本跟2.0版本之間有2GB檔案內容是完全重複的,為何要重複傳輸?差分更新就是針對這個問題所發展出來的技術,支援此功能的OTA Agent會掃描跟比對新舊韌體版本間的差異,然後只下載新的檔案,進行部分更新。
最後,對於汽車跟產業/工業類設備,理想的OTA更新必須做到無縫轉移,不能讓設備或車輛為了更新韌體而停止運作。這意味著設備上的記憶體必須切割成兩個區塊,在舊版本韌體持續執行的同時,新版本韌體已經下載並安裝在另一個區塊,安裝就緒並確認無誤之後,設備就可以直接切換到新版韌體繼續運行。保留舊版本備份還有另一個好處,萬一新版本韌體切換過去之後出現問題,設備還可以直接回溯,回去用比較穩定的舊版韌體。
吳柏儀指出,上面所提到的OTA功能,對專業OTA廠商來說都很基本,因為這是車廠、工業設備跟部份消費性電子產品客戶所需要的。但一般來說,半導體廠商提供的OTA方案,大概都只具備最陽春的功能,有些則已經支援記憶體切割這類比較先進的功能,但還是不夠完整。因此,對設備製造商來說,半導體業者提出的OTA方案基本上是不能用的。而這也是像科絡達這種專業OTA廠商能夠生存的利基。
事實上,目前很多晶片商雖然也投入資源研發OTA功能,但團隊規模通常不大,科絡達則有數十名工程師專注在OTA的研發上,因此在解決方案的細膩程度上完全不同。另一方面,要做OTA,最重要的是要釐清終端產品到底有哪些環節或子系統需要OTA,進而開發出對應的全套方案。
在某些產業,晶片商是不太會直接跟設備製造商接觸的,例如汽車產業,晶片商是Tier 3供應商,主要面對的是生產汽車子系統的Tier 2或Tier 1業者,但真正主導OTA規畫的是車廠。科絡達在汽車領域,主要往來的是車廠,因此對車廠的OTA需求,常常比晶片商來得更深入,也因為這樣,才能開發出車廠想要的OTA方案。
消費性設備OTA需求五花八門
除了汽車跟產業用設備之外,現在絕大多數的消費性聯網裝置也都支援OTA功能。以科絡達自己的經驗為例,像智慧電視、智慧音箱、家庭閘道器、智慧穿戴裝置的OTA服務,都有跟客戶合作的實例。
吳柏儀表示,基本上,只要是聯網裝置,就會需要OTA功能。不只是為了提供新的功能,同時也是為了讓系統更安全。這個概念業界普遍都能接受,因此該公司在這方面有相當多的客戶。
不過,消費性產品五花八門,對OTA的需求差異很大。有些只需要應用軟體更新,有些則需要對作業系統等底層軟體/韌體進行更新,這使得OTA解決方案的設計需要非常有針對性。像小米手環的OTA更新方案,就是科絡達跟小米合作開發的。
事實上,OTA這門生意不只賣技術,更要賣服務。如果沒有幫客戶打造能滿足其特定需求的OTA方案,是不太可能作成生意的。因此,OTA廠商不只是技術公司,更要是一家服務公司,才有能力提供對的方案給客戶。
在消費性領域,科絡達最常遇到的問題是本地端設備上搭載的記憶體空間不夠大,因為消費性產品常常有很嚴格的成本考量,不太會搭載太多記憶體空間。因此,除了負責OTA功能的Agent要寫得非常精簡之外,還會使用很多其他技術,例如串流。
在記憶體空間不足的情況下,本地端只下載一部分必要的軟體程式碼,至於資料或是塞不進記憶體的部分,則是在需要的時候呼叫伺服器,用串流的方式提供。不過,吳柏儀還是建議,考量到OTA需求,硬體製造商在記憶體容量方面,還是要多考慮。本機端的記憶體容量不是現在夠用就好,還要為將來的OTA需求做些準備。
導入區塊鏈提高安全性
展望未來,資安會是所有聯網設備都必須面對的問題。OTA業者身為產業生態系中的一份子,自然也要有所準備。針對資安問題,科絡達的想法是利用區塊鏈(Blocktrain)技術來增加對抗駭客攻擊的防禦能力。
以汽車ECU更新為例,目前的資安防護手段是使用公開金鑰(PKI),只要駭客攻破PKI,就可以任意更新汽車的ECU,這是相當危險的情況。但如果改用區塊鏈,加上所有的車輛都聯網,當一台汽車遇到駭客攻擊,被植入有問題的韌體時,因為Hash值無法跟其他汽車的韌體串接起來,因此受到攻擊的車輛馬上就可以知道自己遭到攻擊,並向後台提出警告,要求提供正常的韌體版本。
吳柏儀透露,以區塊鏈為基礎的汽車OTA更新,目前正在進行概念驗證(PoC),倘若進展順利,很快就會提供給車廠進行測試跟驗證。
手機/汽車鏡頭增加 創新應用趨動CCM市場
互補性氧化金屬半導體相機模組(CMOS Camera Module, CCM)市場目前可以說是非常地活絡。市調機構YoleDéveloppement(Yole)的分析師Pierre Cambou說明,CCM市場的主要驅動因素是智慧型手機和汽車等產品中的鏡頭數量不斷增加。同時,3D感測相機的需求上升也是其中一個原因。
Cambou表示,CCM產業的發展已經到了一個新的階段。2018年全球營收達到271億美元,未來五年市場年複合成長率將維持在9.1%。CCM產業包括了影像感測器、鏡頭、語音線圈馬達(voice coil motor)、照明裝置和相機組件,預計到2024年市場總額將達到457億美元。
現在CCM的生態系統正蓬勃發展,System Plus Consulting的分析師Audrey Lahrach指出,今年已經可以看到一些創新的做法,特別是在智慧型手機產業。主要的創新在於多鏡頭的應用。現在許多新推出的智慧型手機都有三個以上的鏡頭。四年前,智慧型手機平均只有兩個鏡頭。目前,高階智慧型手機款式平均配備四個鏡頭,以便在前置鏡頭中增添其他功能,如人臉識別、紅外線攝影機模組,也可以加強後置鏡頭的變焦。另一項重要的創新則是光學防手震(Optical Image Stabilization, OIS),OIS的快速發展也是驅動CCM市場的因素之一。
另外值得一提的是,發光模組(Illuminator Submodule)創造了一個新市場區隔,這帶來了諸如晶圓級光學鏡頭(Wafer Level Optics , WLO)等新技術。使用3D感測器的發光元件市場總額在2018年將達到了7.2億美元,並將在五年內成長九倍,到了2024年將達到61億美元。這將有可能改善近期智慧型手機、電腦、平板和數位相機出貨量下降的狀況。
智慧手機儲存需求漲 容量上看1TB
現在1TB儲存容量已經成為智慧型手機的主流,市場調查機構Counterpoint預計全球智慧型手機的平均NAND快閃儲存容量(Flash Memory Capacity )將在今年年底達到83GB,與去年同期相比成長了32%,且幾乎是2017年底全球平均43GB的兩倍。另外,估計到了2019年底,Android智慧型手機的平均存儲容量將達到68GB,iOS則為166GB。
智慧型手機儲存容量1TB的時代來臨。目前三星已經推出了具有1TB NAND快閃記憶體(Flash Memory)的Galaxy S10 Plus,是今年3月發布的Galaxy S10系列的最高存儲規格。嚴格來說,Galaxy S10 Plus並不是世界上第一款1TB智慧型手機,但它是第一款儲存容量這麼高的主流智慧型手機。去年五月,中國品牌Smartisan發布了一款叫作Nut T1的1TB容量智慧型手機,但它的知名度不高,銷售量相當少。
各大智慧型手機原始設備製造商每年都會推出旗艦機,每次推出時,NAND快閃儲存容量都不斷成長。Apple在2016年首次推出的iPhone 7系列中導入了256GB的容量,並在2018年的iPhone XS發布了512GB的容量;在iPhone XS發布前一個月,三星則推出了具有512GB NAND快閃儲存的Galaxy Note 9。幾個月後,1TB存儲容量的Galaxy S10 Plus面世。
1TB容量的存儲容量可與高級筆記型電腦媲美,能夠存儲多達250部4GB的電影。由於使用者每天利用智慧型手機拍攝大量的照片,隨著畫素的提升,智慧型手機照片的大小也跟著成長,智慧型手機高儲存容量的需求跟著水漲船高。還有如手機遊戲等需要大容量的智慧型手機應用程式數量的增加,也是推動更高存儲容量需求的另一個重要原因。同時,由於5G的商用化推動高速通訊、AI技術、AR/VR和高清/4K內容的發展,這些應用也推動了高儲存容量的需求。
2019全球晶圓廠支出下滑 2020將再創新高
國際半導體產業協會(SEMI)旗下產業研究與統計事業群(Industry & Statistics Group)所發表的2019年第一季全球晶圓廠預測(World Fab Forecast)報告指出,2019全球晶圓廠設備支出預期將下滑14%至$530億美元,但2020年將強勁復甦27%達$670億美元,並締造新高紀綠。受到記憶體產業衰退影響,已連續三年成長的晶圓廠設備支出榮景即將在2019年告一段落。
過去兩年間,記憶體占年度所有設備支出比重約為55%,2019年這個數字預期將下探45%,但2020年會再回升到55%。由於記憶體占整體支出比重極高,記憶體市場任何波動都會影響整體設備支出。根據統計圖顯示,2018年下半年起每半年市場都有所變動,估計未來也是如此。
檢視每半年的晶圓廠設備支出趨勢圖後可以看出,由於2018下半年起記憶體庫存的增加以及終端需求疲軟,導致2018下半年DRAM和NAND(3D NAND)相關支出開始修正,進而拖累記憶體支出下滑14%。這股下滑趨勢將延續到2019年上半年,屆時記憶體支出將下滑36%,但預計到下半年相關支出可望反彈35%。儘管2019年下半市場可望鹹魚翻身,報告認為2019年全年記憶體支出仍將較2018年下滑30%。
晶圓代工是晶圓廠設備支出的第二大項目,過去兩年間,每年占整體支出比重約在25%到30%之間。SEMI預期2019和2020年的比重將持穩在30%左右。
雖然晶圓代工設備支出的波動程度通常小於記憶體部門,面對市場變化還是無法完全免疫。舉例來說,記憶體部門開始衰退之後,2018年下半晶圓代工設備支出也比上半年下滑13%。
西門子打破沉默 大談AI三大應用領域
人工智慧(AI)雖然是過去兩年最熱門的話題,但過往德商西門子(Siemens)鮮少對外談到自家在相關領域的投資布局跟技術進展,特別是在製造相關領域。眾所皆知,西門子事業布局遍及能源、工業、基礎建設與醫療,其中有些領域的AI應用導入較為快速,但在工業領域,AI導入的進展看似比其他事業部門來得緩慢。但西門子只是鴨子划水,隨著時序進入2019年,西門子終於打破低調,大談人工智慧在醫療以外三大領域的應用以及公司的相關布局。
台灣西門子總裁暨執行長艾偉(Erdal Elver)表示,人工智慧不是新技術,30多年前他在慕尼黑大學攻讀碩士學位的時候,研究題目就是自然語言處理(NPL),但當時不管是晶片運算能力、通訊頻寬或程式開發環境都還沒有到位,因此只能做紙上談兵的理論研究。當時,光是要把一個句子做德英翻譯,都得等老半天,系統才能給出差強人意的翻譯結果。但如今情況已經大不相同,透過巨量數據的蒐集與分析,搭配專業領域知識,以人工智慧科技的智慧演算,提供決策者更精準判斷的依據,提升產業生產力和效率,為社會經濟發展創造可觀價值。西門子已投入人工智慧研發三十餘年,將其電氣化、自動化與數位化的專業與人工智慧科技完美結合,致力協助台灣在智慧製造、永續能源、智慧基礎建設全方位數位轉型和智慧升級。
回顧2018財年,西門子在未來製造、永續能源、智慧基礎建設三大領域完成了數個指標性專案,為台灣產業和基礎設施導入人工智慧穩健紮根:
.未來製造:與精誠資訊、緯謙科技和新漢公司針對MindSphere簽訂合作意向書,成為全球策略聯盟夥伴;勝源機械和麗健福生物科技導入西門子MindSphere與數位解決方案,強化生產製造品質與效率;與台北市政府教育局簽訂「數位職人培育試辦計畫」合作備忘錄,強化產學鏈結,提高台灣技職人才國際就業力;在台中分公司成立「數位體驗暨技術應用中心」,提供工具機製造廠先進數位化解決方案體驗與教育訓練。
.永續能源:提供台灣電力公司智慧電表管理系統EnergyIP,優化電力傳輸效率和供電品質,因應2022年前全台逾300萬個智慧電表的管理和確保再生能源電力傳輸的穩定。
.智慧基礎建設:臺北南山廣場採用西門子數位化建築解決方案,降低大樓能耗和營運成本,榮獲「亞太地區智慧綠建築暨系統產品獎」肯定;空軍佳山洞庫系統和台北捷運環狀線採用西門子智慧建築管理平台,建構可靠穩定的環境控制系統,都獲得公共工程金質獎肯定;西門子攜手合作夥伴贏得桃園捷運綠線機電系統統包案,提供先進軌道交通科技(Trainguard MT通訊式列車控制系統與列車牽引系統、直流牽引供電系統以及智慧捷運號誌系統),打造全台最先進的智慧捷運系統。
2019財年,西門子將繼續深化在未來製造、永續能源、智慧基礎建設三大領域業務發展,預計將在台灣推動成立物聯網使用者組織MindSphere World,結合產官學專家打造工業物聯網生態鏈。並將在台中智慧製造試營運場域完成「數位化體驗暨研發中心」的初步建置。同時也將進駐「亞洲‧矽谷」計畫桃園市虎頭山物聯網創新基地,展示西門子最先進數位科技,提供產官學研各單位技術交流和學習,並將與產官學啟動交流合作,協助台灣全面落實人工智慧於產業中的應用與普及,共創2020+ AI新世代。
西門子內部人士表示,該公司其實在AI領域已經投入很多年,但西門子的企業文化是保守的,技術沒有成熟到一定程度之前,絕對不會讓它從實驗室走出來,變成賣給客戶的產品或解決方案。事實上,西門子在2018年發表MindSphere物聯網平台的時候,公司內部就有相關爭議,因為當時MindSphere的功能跟技術成熟度,還沒有達到西門子產品向來的高標準要求。但軟體跟物聯網的產品不能等到產品完美了才推出,而是在產品推出後不斷迭代,逐漸強化跟改良。AI的情況也是類似,西門子的研發走得很前面,但如果沒有十分把握,是不會公開討論其進展的。這是一個需要時間慢慢改變的企業文化。
5GAA攜手GCF 共推C-V2X技術認證/測試
5G汽車協會(5GAA)和全球認證論壇(GCF)日前宣布雙方將攜手合作,推動C-V2X技術的認證和測試;雙方將整合資源和專業知識,以解決目前在認證能力和流程方面的問題,從而促進全球C-V2X發展並縮短C-V2X產品的上市時間。
C-V2X最初定義為3GPP第14版本中的LTE V2X,為集成的V2V、V2I、V2P以及V2N操作提供解決方案。較小範圍的V2V、V2I和V2P模式可以支援直接通信,而不必依賴網路進行排程(Scheduling)。而較大範圍的V2N模式配合行動網路營運商(MNO)的參與,可以提供網路輔助和商業服務。C-V2X旨在與5G技術融合,因為5G所提供的數據傳輸量和低延遲對自動駕駛汽車的性能至關重要。
隨著C-V2X規範將在3GPP第16版本中最終確定,在美國,亞洲和歐洲等主要市場的汽車製造商及供應商正加緊腳步研發產品。對此,5GAA首席技術長Maxime Flament表示,5GAA非常高興與GCF合作,邁向安全成功的C-V2X部署。這完全符合5GAA的使命,即加速全球智慧交通和通訊解決方案的部署,使未來的運輸更加安全可靠。
GCF總經理Lars Nielsen則指出,隨著新技術的導入,標準和認證對於確保成功部署相當重要。GCF與5GAA的合作共同實現了自動駕駛和車聯網向5G的邁進。
5G汽車協會(5GAA)是一個跨越行業的全球性組織,旨在彌合汽車、技術和電信業之間的差距,並推動C-V2X技術作為車聯網的綜合平台;至於GCF認證計劃自1999年以來一直在運行,並且隨著移動技術的發展和行業不斷改變的需求而進步。
目前GCF的認證組合已涵蓋LTE sidelink,這是汽車應用的關鍵技術,可以支援V2V和V2X;而兩個組織商定的協定將使5GAA和GCF能夠共同努力,促進C-V2X行業的認證,並依據快速發展的市場需求開發及測試案例和相關功能。
英特爾2019年將奪回半導體排名龍頭寶座
產業研究機構IC Insights日前更新其2019~2023半導體市場預測,預計到2019年,記憶體市場將大幅下降24%,將使整個半導體市場下滑7%。2018年三星的半導體銷售額中有83%來自記憶體,預計記憶體市場的低迷將拖累該公司今年的半導體總銷售額下降20%。雖然預計英特爾的半導體銷售額在2019年將相對持平,但該公司有望重新獲得排名第一的半導體供應商排名,找回1993年至2016年該公司長期占據的位置。
由於DRAM和NAND Flash市場預計2019年將出現大幅下滑,因此IC Insights預計2019年其他排名前十的記憶體供應商(SK海力士、美光和東芝/東芝記憶體)的銷售額將下降20%以上。與三星類似,SK海力士、美光和東芝預計2019年的銷售額將大幅下滑,可能會使這些公司的營收降回復至2017年的水準,甚至更低。再次證明記憶體產業景氣循環的”常態”。
另外,IC Insights針對2019年主要半導體廠的最新資本支出預算進行研究指出,由於記憶體供應商預計將在2019年遇到非常困難的一年,這些生產商的大量資本支出縮減可能會使全球半導體產業的資本支出今年至少下滑14%。












